Расчет силового трансформатора

Для изготовления магнитопровода силового трансформатора используются пластины из стали. В отличие от монолитного сердечника такое строение позволяет снизить вихревые токи, уменьшить нагрев и дает возможность увеличения КПД.

Для производства пластинчатых моделей используют технологию штамповки. Ленточные модификации изготавливают методом навивки стальной ленты на специальный шаблон.

Хотите заказать силовой трансформатор масляного или сухого типа со склада или под заказ в Чите?

Магнитопроводы делятся на несколько видов:

• Броневые.
• Стержневые.
• Кольцевые.

Для определения сечения магнитопровода необходимо перемножить толщину набора магнитопровода на ширину центрального лепестка пластины.

Виды трансформаторов:

• Трансформаторы с витыми стержневым и броневым магнитопроводами.
• Трансформаторы со штампованными броневым и стержневым магнитопроводами.
• Трансформаторы с витыми кольцевыми магнитопроводами.

Определение габаритной мощности трансформатора

Этот параметр можно приблизительно определить по значению сечения магнитопровода. Но при таких вычислениях вероятность ошибки составляет 50% по ряду причин – прямой зависимости мощности от размерных характеристик магнитопровода, его конструктивных особенностей, типа и толщины используемых стальных пластин, сечения проводов обмоток, надежности изоляции.

Чем дешевле преобразователь, тем ниже значение его габаритной мощности. При расчете мощности силового трансформатора следует учитывать площадь сечения пластин, входящих в состав магнитопровода.

Для расчета можно использовать формулу:

P=B*S²/1,69

Где:

P – мощность в Вт;

B – индукция в Тл;

S – сечение в см2;

1,69 – постоянный коэффициент.

Пример расчета

Первоначально следует рассчитать значение сечения, перемножив размеры A и B:

S=3,5*3,5 = 12,25 см2

После полученные данные подставляем в формулу расчета мощности:

P = 1,5*12,252/1,69 = 133 Вт

Для расчета площади сечения магнитопровода, с учетом известной мощности, можно использовать формулу:

S=²√(P*1,69/B)

Пример расчета

Необходимо определить сечение броневого штампованного магнитопровода для производства трансформатора мощностью 50 Вт:

S=²√(50*1,69/1,3)=8 см²

Для определения величины индукции можно использовать таблицу. Максимальные значения не следует применять, так как для магнитопроводов разного качества они могут разительно отличаться.

Расчет понижающего трансформатора

Для влажных помещений, в которых существует большой риск опасности поражения электрическим током, используется электрооборудование, работающее с пониженным напряжением до 42 Вольт. Для примера проведем расчет для изготовления однофазного трансформатора на 220/36 Вольт.

Хотите рассчитать необходимую мощность или цену силового трансформатора?

Расчет мощности во вторичной цепи:

P2=U2•I2=60 ватт

Где:

P2 – мощность на выходе трансформатора, по условию составляет 60 Ватт.

U2 – напряжение на выходе трансформатора, задано по условию 36 Вольт.

I2 – сила тока во вторичной цепи.

КПД трансформаторов до 100 Ватт обычно составляет

n=0,8

Эта часть мощности идет на нагрузку, остальная идет на нагрев и безвозвратно теряется.

Рассчитаем потребляемую мощность с учетом потерь:

P1=P2/n=60/0,8=75ватт

Так как мощность переходит из первичной обмотки во вторичную, то P1 зависит от площади поперечного сечения магнитопровода S.

Для расчета площади поперечного сечения магнитопровода используется формула:

S=1,2•√P1

Где:

S – площадь в см2;

P1 – мощность в первичной сети в Ватт.

S=1,2•√75=1,2•8,66=10,4см²

Значение S позволяет определить количество витков на один Вольт:

w=50/S

Для нашего случая S = 10,4 см2.

w=50/10,4=4,8витка на 1 вольт

Число витков в первичной и вторичной обмотках:

В первичной обмотке:

W1=U1•w=220•4,8=1056 витка

Во вторичной обмотке:

W2=U2•w=36•4,8=172,8 витков, округляем до 173 витка

Из-за потерь части напряжения во вторичной обмотке в режиме нагрузки, рекомендуется брать витков на 5-10% больше, значит возьмем W2 = 180 витков.

Расчет величины тока в первичной обмотке:

I1=P1/U1=75/220=0,34 ампера

Расчет величины тока во вторичной обмотке:

I2=P2/U2=60/36=1,67 ампера

Значения диаметров проводов в первичной и вторичной обмотках определяются с учетом значений силы тока в них и допустимой плотности тока. В трансформаторах с медными проводами плотность тока принимается 2 А/мм2.

Определим значение диаметра провода в мм без изоляции:

d=0,8√I

Для первичной обмотки:

d1=0,8√I1=0,8√34=0,8*0,58=0,46мм Возьмем 0,5 мм

Для вторичной обмотки:

d2=0,8√I2=0,8√1,67=0,8*1,3=1,04мм Возьмем 1,1 мм

При отсутствии проводов необходимого сечения используют провода меньшего диаметра, соединенные параллельно, чтобы получилась суммарная площадь не меньше рассчитанной.

Расчет площади поперечного сечения провода:

s=0,8•d²

Где d – диаметр провода.

Площадь поперечного сечения для провода вторичной обмотки диаметром 1,1 мм составит:

s=0,8•d²=0,8•1,1²=0,8•1,21=0,97мм²

Округляем до 1,0 мм2.

В представленной таблице можно выбрать два провода, сумма площадей которых составит требуемое значение поперечного сечения:

Намотку выполняют двумя проводами одновременно, соблюдая равное количество витков. Начала и концы проводов между собой соединяют.